ID: 00007291
Брайникл
В 2011 году во время съёмок компанией Би-би-си цикла передач «Замёрзшая планета» операторам впервые удалось задокументировать очень интересный процесс: в толще океанических вод Антарктики под ледяным покровом начинает формироваться и расти вниз ко дну морская сосулька (брайникл).
В том случае, если брайниклу удаётся достичь дна, он продолжает разрастаться в сторону понижения уровня поверхности дна (рис. 1). При этом он способен убить всё живое на своём пути (морских звёзд и ежей, рыб, водоросли). Именно по этой причине его ещё называют «ледяным пальцем смерти».
Возникновение этого природного феномена возможно только в ледяных водах у полюсов. Когда поверхность солёной воды замерзает, меняется состав и концентрация соли в воде под ледяной корой. При образовании льда из него вытесняется практически вся соль. Таким образом вода подо льдом становится более солёной и плотной. Повышенная концентрация соли понижает температуру замерзания воды (рис. 2) и увеличивает её плотность. В результате тяжёлый солевой раствор начинает опускаться вниз (тонуть). Нисходящий поток солевого раствора, имеющий экстремально холодную температуру, приводит к замерзанию менее солёной окружающей воды и образованию ледяного канала в виде трубки.
Байкал является самим глубоким озером на планете. В морозные зимы озеро может покрываться коркой льда до 100 - 110 см. Возможно ли в это время наблюдать брайникл на Байкале? Ответ поясните.
Источник: ФИПИ
Брайникл — это ледяная сосулька, растущая вниз ото дна льда в глубину океана. Механизм его образования:
1. При замерзании поверхности солёной воды соль вытесняется из льда в воду.
2. Подлёдная вода становится более солёной и более плотной:
$$\rho_{\text{солёная}} \gt \rho_{\text{пресная}}$$
3. Более плотная вода опускается вниз (конвекция).
4. Концентрированный рассол имеет более низкую температуру замерзания, чем менее солёная вода ниже. Контактируя с менее солёной (и менее «морозостойкой») водой, рассол вызывает её замерзание — так и растёт трубка льда.
Для образования брайникла необходимо, чтобы в воде были участки с разной солёностью и разной температурой замерзания:
$$t_{\text{зам}} = -\frac{\text{const} \cdot C_{\text{соли}}}{M_{\text{соли}}}$$
Байкал — пресноводное озеро: солёность воды по всему объёму одинакова и крайне мала. Следовательно, температура замерзания одинакова, нисходящих концентрированных потоков рассола не возникает, и брайникл образоваться не может.
1. Нет, невозможно.
2. Явление брайникла основано на изменение температуры замерзания и плотности морской воды в зависимости от её солёности. Вода в озере является пресной. По мере охлаждения воды в озере естественная конвекция приведет к тому, что у дна окажутся самые плотные слои (соответствующие температуре 4 °C).